Ovo je pitanje koje zbunjuje znanstvenike cijelo stoljeće.No, potaknut nagradom Ministarstva energetike SAD-a (DoE) za istaknute usluge u ranoj karijeri od 625.000 dolara, Matteo Bucci, docent na Odjelu za nuklearnu znanost i inženjerstvo (NSE), nada se da će se približiti odgovoru.
Bilo da zagrijavate lonac vode za tjesteninu ili dizajnirate nuklearni reaktor, jedan fenomen - ključanje - ključan je za učinkovitost oba procesa.
“Kuhanje je vrlo učinkovit mehanizam prijenosa topline;ovo je način na koji se velika količina topline uklanja s površine, zbog čega se koristi u mnogim aplikacijama visoke gustoće snage,” rekao je Bucci.Primjer upotrebe: nuklearni reaktor.
Za neupućene, kuhanje izgleda jednostavno – stvaraju se mjehurići koji pucaju, uklanjajući toplinu.Ali što ako se toliko mjehurića stvori i spoji, stvarajući traku pare koja sprječava daljnji prijenos topline?Takav problem je dobro poznati entitet poznat kao kriza ključanja.To bi dovelo do toplinskog bijega i kvara gorivih šipki u nuklearnom reaktoru.Stoga je "razumijevanje i identificiranje uvjeta pod kojima može doći do krize ključanja ključno za razvoj učinkovitijih i troškovno konkurentnijih nuklearnih reaktora", rekao je Butch.
Rani zapisi o tinjajućoj krizi datiraju gotovo jedno stoljeće prije 1926. Iako je obavljeno mnogo posla, "jasno je da nismo pronašli odgovor", rekao je Bucci.Krize vrenja ostaju problem jer je, unatoč obilju modela, teško izmjeriti relevantne fenomene kako bi se dokazali ili opovrgli."[Kuhanje] je proces koji se događa u vrlo, vrlo maloj mjeri i tijekom vrlo, vrlo kratkog vremenskog razdoblja", rekao je Bucci."Ne možemo to gledati s razinom detalja koja je potrebna da bismo razumjeli što se stvarno događa i testirali hipoteze."
Ali tijekom proteklih nekoliko godina, Bucci i njegov tim razvijaju dijagnostiku koja može mjeriti fenomene vezane uz ključanje i dati prijeko potreban odgovor na klasično pitanje.Dijagnoza se temelji na infracrvenim metodama mjerenja temperature pomoću vidljive svjetlosti.“Kombinacijom ove dvije tehnologije, mislim da ćemo biti spremni odgovoriti na dugoročna pitanja prijenosa topline i moći izaći iz zečje rupe”, rekao je Bucci.Potpore Ministarstva energetike SAD-a iz Programa nuklearne energije pomoći će ovoj studiji i drugim Buccijevim istraživačkim naporima.
Za Buccija, koji je odrastao u Citta di Castello, gradiću blizu Firence u Italiji, rješavanje zagonetki nije ništa novo.Butcheva majka bila je učiteljica u osnovnoj školi.Njegov otac imao je radionicu koja je unaprijedila Buccijev znanstveni hobi.“Bio sam veliki obožavatelj Lego kockica kao dijete.Bila je to strast”, dodao je.
Iako je Italija doživjela ozbiljan pad nuklearne energije tijekom svojih godina formiranja, tema je fascinirala Buccija.Prilike za posao na terenu bile su neizvjesne, ali Bucci je odlučio kopati dublje.“Ako nešto moram raditi do kraja života, to nije onoliko dobro koliko bih želio”, našalio se.Bucci je studirao dodiplomski i poslijediplomski studij nuklearnog inženjerstva na Sveučilištu u Pisi.
Njegov interes za mehanizme prijenosa topline ukorijenjen je u njegovom doktorskom istraživanju na kojem je radio u Francuskoj komisiji za alternativnu energiju i atomsku energiju (CEA) u Parizu.Tamo je kolega predložio rad na krizi s kipućom vodom.Ovaj put, Bucci se usredotočio na MIT-ov NSE i kontaktirao profesora Jacopa Buongiorna da se raspita o istraživanju instituta.Bucci je morao prikupiti sredstva u CEA-i za istraživanje na MIT-u.Stigao je s povratnom kartom nekoliko dana prije bombaškog napada na Bostonskom maratonu 2013.Ali od tada je Bucci ostao ondje, postavši znanstvenik-istraživač, a zatim docent na NSE-u.
Bucci priznaje da mu je bilo teško prilagoditi se na svoju okolinu kad je prvi put upisao MIT, ali rad i prijateljstva s kolegama - Guanyu Su i Reza Azizyana iz NSE-a smatra svojim najboljim prijateljima - pomogli su mu da prevlada rane sumnje.
Osim dijagnostike vrenja, Bucci i njegov tim također rade na načinima kombiniranja umjetne inteligencije s eksperimentalnim istraživanjem.Čvrsto vjeruje da će "integracija napredne dijagnostike, strojnog učenja i naprednih alata za modeliranje uroditi plodom unutar desetljeća."
Buccijev tim razvija samostalni laboratorij za provođenje eksperimenata prijenosa topline ključanja.Pokretan strojnim učenjem, postavka odlučuje koje će eksperimente pokrenuti na temelju ciljeva učenja koje je postavio tim."Postavljamo pitanje na koje će stroj odgovoriti optimiziranjem vrste eksperimenata potrebnih za odgovor na ta pitanja", rekao je Bucci."Iskreno mislim da je ovo sljedeća granica koja tinja."
"Kada se popnete na stablo i dođete do vrha, shvatite da je horizont širi i ljepši", rekao je Butch o svom entuzijazmu za daljnja istraživanja na ovom području.
Iako teži ka novim visinama, Bucci nije zaboravio odakle dolazi.U znak sjećanja na talijansko domaćinstvo Svjetskog prvenstva u nogometu 1990., serija plakata prikazuje nogometni stadion unutar Colosseuma, koji zauzima počasno mjesto u njegovom domu i uredu.Ovi plakati, koje je izradio Alberto Burri, imaju sentimentalnu vrijednost: talijanski umjetnik (sada pokojni) također je bio iz Buccijeva rodnog grada, Citta di Castello.
Vrijeme objave: 10. kolovoza 2022